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《简易水温控制电路》课程设计报告 学 院： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 20 10 年 12 月20~24 日 目 录 1.课程设计目的 2 2.课程设计任务和要求 2 3. 课程设计报告内容 2 4.元器件清单 11 5. 设计总结 11 6. 参考书目 12 附录 13 1.课程设计目的 1）结合所学的电子电路的理论知识完成简易水温控制电路课程设计； 2）通过该设计学会并掌握常用电子元器件的选择和使用方法； 3）提高自己综合分析问题和解决问题的能力。 2.课程设计任务和要求 2.1课程设计任务 我设计一个简易水温控制电路。该电力能够将水温控制在一个合适的范围内，同时可以通过手动实现对水温范围的改变。 2.2课程设计要求 （1）要求电路能够通过两根电阻丝实现对水温的控制。假定水温范围是t1tt2，t为实际温度。当t t1时，两根电阻丝都通电加热；当t1tt2时，仅一根电阻丝通电加热；当 tt2时，两根电阻丝都不通电。 （2）要求电路在t1、t2温度点不能出现跳闸现象，即电阻丝不能进行短时间内反复在通电和不通电之间转换。 （3）要求电路能够显示出电阻丝的通电与否。要求电路能够手动调节水温控制的范围。 （4）要求有课题综述，电路设计框； 3. 课程设计报告内容 3.1课程设计方案选择及说明 （1）系统组成框图 简易水温控制电路的总体框图如图1所示。它是由水温监测电路、水温范围测量电路、电阻丝开关电路、显示电路和电源电路5部分构成的。 如图1 简易水温控制电路的总体框图 水温监测电路的功能是利用温度传感器的特性监测水温的变化，同时将温度信号转化为电信号。水温范围测量电路的功能是利用比较器的原理实现水温范围的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞特性来避免跳闸现象。电阻丝开关电路的功能是完成控制电路和加热电路的强、弱电转换。显示电路的功能是利用发光二极管将电阻丝通电与否显示出来。电源电路的功能是为上述所有电路提供直流电源。 3.2各单元电路的工作原理 1. 水温监测电路和水温范围测量电路如图2所示，水温监测电路由可变电阻R9和电阻型温度传感器（RMF51-583）构成。电阻型温度传感器是最典型也是最简单的一种温度传感器，它的工作原理是通过阻抗的变化来表示温度的变化，同时将温度信号转化为电信号Vs，即Vs代表了实际的水温t。本电路采用电阻型温度传感器型号为RMF51-583,是一种正系数的电阻型温度传感器，即传感器的阻抗随温度的增加而增加。可变电阻 的作用是通过调节可变电阻的阻值，就可以调节可变电阻的阻值，就可以调节Vs的范围，也就以调节水温控制的范围。水温范围测量电路即如图2所示，它由两部分构成：第一部分是由电阻R1 、R2 和稳压管D1 、D2构成的参考电压产生电路；第二部分是由迟滞比较器构成的水温范围测量电路。 图2 水温监测电路和水温范围测量电路 参考电源产生的功能是产生两个稳定的电压，这两个电压代表水温范围的上限值T1 和下限值T2 .由于参考电源产生电路输出端接入比较器的输入，为了防止出现输出电流导致参考电源不稳定的情况，电路采用电阻和稳压管相结合的方式构成。其中稳压管的稳定电压均为+8V，因此得到输出VREF1=+8V，VREF2=+4V。 水温测量范围电路的功能有两个：第一是确定实际水温和水温控制范围的大小关系；第二是防止出现跳闸现象。 首先VREF1和VREF2分别接入两个运算放大器的同相输入端，而Vs则同时输入到这两个运算放大器的反相输入端。这样当VSVP2时，V1和V2输出都为高电平；当VP2Vs VP1时，V1输出为高电平，V2输出为低电平；当VS VP1时，V1和V2输出都为低电平（ 表示运算放大器的同相输入端）。由于Vs、VREF1和VREF2分别代表t、t2、t1，实际水温和水温控制范围的大小关系就确定了。 其次，本电路通过迟滞比较器代替单门限比较器来防止跳闸现象的出现。迟滞比较器u1的特性表达式为 V1T+=VP1=R5·VREF1/(R3+R5)+R3·V1/(R3+R5)=(7.3+1.1)V=8.4V (1.1) V1T-=VP1=R5·VREF1/(R3+R5)+0=7.3V (1.2) 由式（1.1）和式（1.2）可以得到回差范围为1.1V, 即V1从高电平转化为低电平和从低电平转化为高电平的分